Импульсный синхронный генератор Советский патент 1953 года по МПК H02K19/16 

Получение электрического напрян ения в форме периодических импульсов от электрических машин, выполненных по типу обычного синхронного генератора, может быть достигнуто, например, путем соответствующего уменьшения длины полюсной дуги индуктора по сравнению с длиной полюсного деления генератора. , Однако такие генераторы способны давать только одинаковую форму и амплитуду импульсов напряжения той и другой полярности.

Между тем для питания ряда потребителей электрической энергии требуется ограничение амплитуды импульсов обратной полярности. В качестве таких потребителей можно назвать установки для электроискровой обработки металлов. Для этих установок величина амплитуды обратных импульсов напряжения не должна превышать 25-ЗО /о от амплитуды прямых (рабочих) импульсов, поскольку большая величина обратного напряжения приводит к увеличению износа рабочего инструмента.

Удовлетворение этих требований может быть достигнуто путем применения выпрямительных устройств, однако это связано с усложнением, удорожанием и уменьшением надежности работы питаюпхего агрегата.

Настояш,ее изобретение позволяет решить задачу получения различных по амплитуде прямых и обратных (положительных и отрицательных) электрических импульсов без применения каких бы то ни было выпрямительных или коммутационных устройств при помощи синхронного генератора. Зто улучшает технико-экономические показатели и эксплуатационные свойства питающих агрегатов. Предлагаемый импульсный синхронный генератор однофазного или многофазного тока выполняется по тину обычных генераторов с индуктором переменно-полюсного типа, возбуждаюш,им машину при помощи электромагнита или постоянного магнита, и с якорной (статорноГ) обмоткой, имеющей , укороченный шаг. Отличительной особ.енностью данного генератора

является выполнение полюсных наконечников индуктора несимметричными относительно осей полюсов, а воздушного зазора п машине -переменным по окружности. Подобное выполнение индуктора позволяет получить от ма, шины переменный ток с различн,1ми по аДШлитуде положительными и отрицательными импульсами (полуволнами) напряжения.

По второму варианту генератор выполняется с постоянным воздушным зазором между статором и ротором (индуктором), но для достижения поставленной цели полюсные наконечники индуктора выполняются с переменныл по длине машины поперечным сечением.

При обоих вариантах индуктор может иметь когтеобразное исполнение.

Предлагаемый генератор рекомендуется использовать в качестве импульсного источника питания для мощностей, начиная с нескольких киловатт и выше, при которых статические импульсные схемы не могут дать технически рационального решения.

На фиг. la, б, в изображены кривые магнитной индукции и э. д. с. генератора; на фиг. 2-вид с торца на часть индуктора, дающий принципиальное представление о форме и взаимном расположении полюсных наконечников в машине по первому варианту; на фиг. 3 -часть развертки индуктора (вид на полюса в плане) по видоизмененному варианту; на фиг. - то же, для случая выполнения полюсных наконечников со ступенеобразными кромками; на фиг. 5-частичный продольный разрез индуктора при „когтеобразном исполнении; на фиг. 6-одно из возможных исполнений обмотки статора генератора; на фиг. 7- часть статора (один из вариантов исполнения).

На фиг. la пояснен один из возможных законов распределения магнитной индукции В в воздушном зазоре машины. Кривая индукция построена в функции

пространственной координаты а, отсчитываемой вдоль окружности якоря в угловых или линейных единицах. Здесь показан условно одип виток обмотки статора, состоящий из двух активных проводников 7 и 2.

Стрелкой показано направление движения витка относительно магнитного поля машины. Шаг витка обозначен через а,-.

При вращении ротора в проводниках / и 2 витка обмотки статора соответственно наводится э. д. с. EI и /Гз, характер изменения которых во времени t изображается соответственными кривыми (фиг. 16. При этом электродвижущие силы отдельных провод иков сдвинуты во времени на фазовый угол, определяемый углом сдвига проводников 1 и 2 по окружности, расточки статора. Э. д. с. витка обмотки, очевидно, равна разности э. д. с. проводников, образующих стороны витка.

На фиг. 1в представлена кривая результирующей э. д. с. Е витка.

Выбором соответствующего фазового угла между кривыми и ia можно получить паузы между импульсами различных знаков.

Для получения пауз различной продолжительности достаточно изменить форму кривой индукции таким образом, чтобы длины верхнего и нижнего горизонтальных участков кривой были неравными. Тем же путем можно получить только по одной паузе на каждый период э. д. с. при переходе от прямого импульса к обратному или наоборот.

Получение имиулъсов э. д. с. различной амплитуды возможно и при других формах кривой индукции. Прямоугольные импульсы э. д. с. различной амплитуды могут быть получены, например, при пилообразной или ступенчатой форме кривой магнитной индукции.

Путем изменения формы кривой индукции может быть получена самая различная форма импульсов

напряжения, в том числе и несимметричная.

Создание нужного распределения индукции в воздушном зазоре машины достигается, как было указано выше, путем соответствующего очертания нолюсных наконечников индуктора машины. Принципиальное нредставление о форме и взаимном расиоложекни полюсных башмаков дает фиг. L Точная очертания наконечников до.чжна бы1Т) нодобрана, исходя из картины ноля. При таком исполнении полюсные накопечники индуктора имеют одинаковую форму и размеры во всех сечениях, перпендикулярных оси машины. Это нозволяет выполнять индуктор шихтованным из штампованных листов электротехнической стали.

Получение Toii же формы Kpiiвой э. д. с. в проводниках обмотки якоря возможно также путем выполнения переменного, сечения полюсных наконечников по длине машнны. Дна из возг-ложных вариантов такого выполнения представлены на фпг. 3 п ч, где полюсные башмаки показаны п плане. Выполнение по фиг. 3 соответствует форме кривой э. д. с., показанной на фиг. 1.

Как прп явпополюсном, так п нри когтеобр&зном индукт:)ре генератор может быть выполнен либо с электромагнитным возбуждением, либо с возбуждением )т постоянных магнитов.

Пример выполнения индуктора когтеобразного типа для пмнульсного генератора с возбуждением от постоянных магнмтон дан на фиг. 5. Здесь: 5 -постоянный магнит; 4 и 5- венцы, несу плие полюсные наконечники; 6- полюсные наконечники (башмаки).

В случае применения генератора с электромагнитным возбуждением, место магнита занимает стальной сердечник с кольдево; катуп коп возбуждения.

Генератор может выполняться как однофазным, так и многофазным. Обмотка якоря генератора во всех случаях выполняется ранносекционной, сосредоточенной.

По роду выполнения оомотка якоря может быть как однослойHJii, так н двухслой юй. Для получения малой длительности импульсов обмотка должна ныполпяться TaKiiM образом, чтобы каждая катушка охватывала всего один зубец статора. При больших длительностях имау.:ьсов может ока. целесообразным вынолнение обмотки п с большим шагом.

Па фиг, 6 пзображена схема однослойной обмотки шестиполюсной машины. Число фаз мапппиы равно трем; начала фаз . обозначены через Н, Н., Н-, а концы-А,, К2, /iV

/Для иолучепия одгюфазно обМО1КИ достаточно удалить обмотки фаз. Следовательно, одно)азная мапп-иза должна иметь прону.денные (не занятые обмоткоГ|) iLiii неравномерно расположенные назы. этого, многофазное исполнение позволяет получи ь пснользованпе машины.

Прп выполнении обмотки двухсло1пюй число фаз прп том же числе зубцов па статоре вдвое больше, чем у однослойной обMOTK;I.

Прп вынолпенип односло шой обмотки можно доспчь эффекта, эквивалентного уменьшению шага обмогк :, путем неравномерного распределения пазозых шлицов статора по окружности расточки машины. 1 ример такого выполнения дан на фиг. 7. Катушки обмотки Д ,)лжны охватывать зубцы с уменьшенной коронкой. Под шагом обмотки в этом случае следует понимать расстояние между соседними п лицами.

Такое выполнение зубцов статора применяется.в некоторых случаях н д;:я обычных синхронных генераторов повышенной частоты.

Предмет изобретения

1. Импульсный синхронны: генератор одкофа.-jHoro плп многоф азного тока с индуктором перемеппо-но;;юсного типа, возбужда с)|цим машпну при помо/цп

электромагнита или постоянного магнита, и с якорной (статорной)обмоткой, имеющей укороченный liiar, отличающийся тем, что, с целью получения различных но амнлнтуле ноложительных и отрицательных имнульсор напряження, полюсные наконечники инлуктора имеют несимметрнчную относительно осей нолюсов форму н образуют в машине переменный но окружности воздушный зазор.

2.Видоизменение импульсного синхронного генератора по н. 1, Ътл н ч а ю щ е е с я те.м, что нри постоянном воздушном зазоре между статором и индуктором полюсные наконечники индуктора имеют переменное по длине машины нонеречное сечение.

3.Импульсный синхронный генератор по нн. 1 и 2, отличающийся тем, что индуктор имеет когтеобразиое исполнение.

NS / S

Фиг. 2

Флг. 3

L/

Ф ИГ. 4

/ / /

6/У;U C,

/ /

J